DE4005505A1 - Monolithischer keramischer kondensator - Google Patents
Monolithischer keramischer kondensatorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen monolithischen
keramischen Kondensator.
Monolithische keramische Kondensatoren umfassen im
allgemeinen eine Mehrzahl übereinander gestapelter
dielektrischer keramischer Schichten, eine Mehrzahl
innerer Elektroden, die zwischen zwei benachbarten
dielektrischen keramischen Schichten gebildet sind, und
äußere Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der
gestapelten keramischen Schichten gebildet und mit den
inneren Elektroden verbunden sind.
Als dielektrisches Material für monolithische keramische
Kondensatoren werden solche Materialien verwendet, die
Strontiumtitanat und eine darin eingearbeitete kleine
Menge Bismut enthalten, und zwar wegen ihrer relaltiv
großen Dielektrizitätskonstante, ihrer kleinen Spannungs-
Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante und
ihres niedrigen dielektrischen Verlusts. Zu typischen
dielektrischen Keramiken des Standes der Technik zählen
eine Zusammensetzung eines Systems
SrTiO₃-PbTiO₃-Bi₂O₃ · n TiO₂ (JP-OS 49-30 900), eine
dielektrische keramische Zusammensetzung eines Systems
SrTiO₃-MgTiO₃-Bi₂O₃-TiO₂-Pb₃O₄ (JP-PS 59-8 923), eine
dielektrische keramische Zusammensetzung eines Systems
SrTiO₃-CaTiO₃-Bi₂O₃ · n TiO₂ (JP-OS 59-20 908) und eine
Zusammensetzung eines Systems
SrTiO₃-Bi₂O₃-TiO₂-NiO (JP-OS 60-1 45 951).
Wenn eine solche Zusammensetzung für monolithische
keramische Kondensatoren eingesetzt wird, ist für die
inneren Elektroden ein Material nötig, das einen hohen
Schmelzpunkt und eine hohe Oxidationsbeständigkeit bei
hohen Temperaturen besitzt, da die Zusammensetzung eine
hohe Sintertemperatur von nicht weniger als 1120°C hat.
Zu diesem Zweck werden als Material für die inneren
Elektroden Metalle wie Platin und Silber-Palladium-
Legierungen eingesetzt.
Die Verwendung eines solchen Materials bedingt jedoch
eine Erhöhung der Herstellungskosten der monolithischen
keramischen Kondensatoren. Darüber hinaus verursacht
irgendeine Silber-Palladium-Legierung bei ihrer Verwendung
als Material für die inneren Elektroden eine Wanderung
des Silbers in die keramischen Schichten hinein,
was zu einer Minderung der elektrischen Eigenschaften
der Kondensatoren führt. Weiterhin verursacht die
Silber-Palladium-Legierung infolge ihrer niedrigen
Leitfähigkeit eine Erhöhung des äquivalenten Reihen-
Widerstands der Kondensatoren.
Zur Lösung dieser Probleme wird die Verwendung von
Kupfer oder einer Kupfer-Legierung als Material für
innere Elektroden in Erwägung gezogen, da diese Stoffe
einen niedrigen Preis, jedoch eine hohe Leitfähigkeit,
haben. Um Kupfer oder dessen Legierungen als Material
für innere Elektroden einzusetzen, ist es erforderlich,
die dielektrische keramische Zusammensetzung in einer
reduzierenden Atmosphäre zu brennen, da ein solches
Material einen niedrigen Schmelzpunkt hat und bei den
Sintertemperaturen der obigen dielektrischen Keramiken
leicht oxidiert wird. Wenn jedoch die dielektrische
keramische Zusammensetzung des Standes der Technik in
einer beliebigen reduzierenden Atmosphäre gebrannt wird,
wird das darin enthaltene Bismutoxid während des Brennens
reduziert, was eine Erniedrigung des Isolierwiderstandes
nach sich zieht. Somit ist es unmöglich, Kupfer
oder Kupferlegierungen als Material für innere Elektroden
einzusetzen.
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
einen monolithischen keramischen Kondensator verfügbar
zu machen, der billig ist und dessen Kennwerte während
der Produktion nicht gemindert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein monolithischer
keramischer Kondensator verfügbar gemacht, der eine
Mehrzahl dielektrischer keramischer Schichten, die zu
einem Körper verbunden sind, eine Mehrzahl innerer Elektroden,
die zwischen zwei benachbarten dielektrischen
keramischen Schichten gebildet sind, und äußere Elektroden,
die auf gegenüberliegenden Seiten der miteinander
verbundenen keramischen Schichten gebildet und jeweils
mit alternierenden inneren Elektroden verbunden sind,
umfaßt und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die
dielektrischen keramischen Schichten im wesentlichen aus
einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung bestehen,
die hauptsächlich Strontiumtitanat umfaßt und
Bismutoxid und ein Antireduktionsmittel enthält, das
eine Reduktion der Zusammensetzung verhindert, und daß
die inneren Elektroden im wesentlichen aus Kupfer oder
einer Kupferlegierung bestehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann in die inneren
Elektroden wenigstens ein Additiv eingearbeitet sein,
das aus der aus Glas-Fritte, Dielektrikum-Pulver und
Antireduktionsmittel bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Die Einarbeitung eines solchen Additivs in die inneren
Elektroden macht es möglich, ein Ablösen benachbarter
Schichten bei den monolithischen keramischen Kondensatoren
zu verhindern. In diesem Fall sollte die Summe der
Gehalte der Additive in den inneren Elektroden nicht
mehr als 40 Gew.-% betragen.
Als dielektrische keramische Zusammensetzung für dielektrische
Schichten des monolithischen keramischen Kondensators
wird bevorzugt, eine dielektrische keramische
Zusammensetzung eines Systems
SrTiO₃-PbTiO₃-CaTiO₃-Bi₂O₃-SnO₂-TiO₂
oder eines Systems
SrTiO₃-MgTiO₃-Bi₂O₃-TiO₂-Pb₃O₄
zu verwenden. Vorzugsweise werden die dielektrischen
Schichten hergestellt aus einer dielektrischen keramischen
Zusammensetzung der allgemeinen Formel
α (Sr1-x-y-z Pb x Ca y Mg z )TiO₃ + β {Bi₂O₃ · n (Ti1-l Sn l )O₂}
in der x, y, z, α, β und l Molenbrüche der jeweiligen
Komponenten oder Bestandteile sind und jeweils Werte
innerhalb der nachstehenden Bereiche annehmen:
α+β=1,000; 0<β0,300; 0,000x0,500;
0,000y0,500; 0,000z0,650;
0,000x+y+z0,750; 0,000l0,995; und worin
n einen Wert, in mol, innerhalb des folgenden Bereichs
0,00n5,00 annimmt.
Als Antireduktionsmittel, das in die Zusammensetzung zur
Verhinderung einer Reduktion derselben während des
Brennens eingearbeitet wird, können solche Mittel verwendet
werden, die eine Zusammensetzung der allgemeinen
Formeln
α MnO₂ + β RO + γ B₂O₃ + (1-α-β-γ) SiO₂
oder
α Li₂O + β RO + γ B₂O₃ + (1-α-β-γ) SiO₂
oder
α ZnO + β RO + γ B₂O₃ + (1-α-β-γ) SiO₂
haben, worin
RO wenigstens ein Oxid ist, das aus der aus MgO, CaO, SrO und BaO bestehenden Gruppe ausgewählt ist, α, β und γ molare Prozentanteile der betreffenden Komponenten sind und einen Wert innerhalb der nachstehenden Bereiche annehmen: 5a20, 10β60, 20γ40.
RO wenigstens ein Oxid ist, das aus der aus MgO, CaO, SrO und BaO bestehenden Gruppe ausgewählt ist, α, β und γ molare Prozentanteile der betreffenden Komponenten sind und einen Wert innerhalb der nachstehenden Bereiche annehmen: 5a20, 10β60, 20γ40.
Als Material für innere Elektroden können solche
Materialien wie Kupfer und Kupfer-Legierungen verwendet
werden.
Die Einarbeitung des Antireduktionsmittels in die obige
Basis-Zusammensetzung erniedrigt deren Sintertemperatur
und verhindert deren Reduktion beim Brennen in einer
reduzierenden Atmosphäre, wodurch die Verwendung von
Kupfer oder einer Kupferlegierung als Material für die
inneren Elektroden ermöglicht wird. Außerdem macht es
die Verwendung von Kupfer oder einer Kupferlegierung als
Material für die inneren Elektroden möglich, die Wanderung
des Materials der inneren Elektroden in die dielektrischen
Schichten zu verhindern sowie die Herstellungskosten
der monolithischen keramischen Kondensatoren zu
senken.
Die vorgenannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Bschreibung in Verbindung mit den
Zeichnungen deutlich, die lediglich beispielhaft bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines die vorliegende
Erfindung verkörpernden monolithischen keramischen
Kondensators, und
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines monolithischen
keramischen Kondensators, der eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
In Fig. 1 ist ein monolithischer keramischer Kondensator
1 dargestellt, der eine Mehrzahl keramischer Schichten
2, die gestapelt und zu einem Körper vereinigt sind,
mehrere innere Elektroden 3 A und 3 B, die alternierend
zwischen benachbarten dielektrischen keramischen Schichten
2 gebildet sind, und äußere Elektroden 4 A, 4B, die
auf gegenüberliegenden Seiten eines monolithischen
keramischen Körpers 5 gebildet sind, umfaßt. Die alternierenden
Elektroden 3 A sind mit der äußeren Elektrode
4 A auf der einen Seite des Keramik-Körpers 5 verbunden,
während die anderen alternierenden Elektroden 3 B mit der
anderen äußeren Elektrode 4 B auf der gegenüberliegenden
Seite des Keramik-Körpers 5 verbunden sind. Die inneren
Elektroden haben eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 5 µm,
und die äußeren Elektroden haben im allgemeinen eine
Dicke im Bereich von etwa 10 bis 80 µm.
Der keramische Kondensator kann hergestellt werden durch
Herstellen keramischer grüner Flächengebilde,
Bilden einer Schicht einer Metall-Paste für eine innere Elektrode auf einer ebenen Oberfläche jedes keramischen grünen Flächengebildes,
Stapeln und Pressen der grünen Flächengebilde zur Bildung eines mehrschichtigen grünen Keramik-Körpers,
Brennen des letzteren zur Bildung eines monolithischen Sinterkeramik-Körpers mit inneren Elektroden,
Bilden von Schichten einer Metall-Paste für äußere Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des monolithischen Sinterkeramik-Körpers und
Brennen des letzteren bei einer geeigneten Temperatur zur Bildung der äußeren Elektroden.
Bilden einer Schicht einer Metall-Paste für eine innere Elektrode auf einer ebenen Oberfläche jedes keramischen grünen Flächengebildes,
Stapeln und Pressen der grünen Flächengebilde zur Bildung eines mehrschichtigen grünen Keramik-Körpers,
Brennen des letzteren zur Bildung eines monolithischen Sinterkeramik-Körpers mit inneren Elektroden,
Bilden von Schichten einer Metall-Paste für äußere Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des monolithischen Sinterkeramik-Körpers und
Brennen des letzteren bei einer geeigneten Temperatur zur Bildung der äußeren Elektroden.
Die obengenannten keramischen grünen Flächengebilde
können in folgender Weise hergestellt werden: Ein Pulver
der dielektrischen keramischen Zusammensetzung und ein
Antireduktionsmittel werden eingewogen und in den vorher
festgelegten Stoffmengen-Verhältnissen ("Mol-Verhältnissen")
miteinander vermischt, und die erhaltene Mischung
wird in einer Kugelmühle nach dem Naßverfahren zusammen
mit einem organischen Bindemittel aus einem Polyvinylbutyral-
Harz und einem organischen Lösungsmittel wie
Ethylalkohol vermahlen und mit Hilfe einer Rakel zu
grünen Flächengebilden (Blättern) geformt.
Als Material für die äußeren Elektroden können Stoffe
wie Kupfer, Kupferlegierungen, Silber, Palladium und
Silber-Palladium-Legierungen verwendet werden. Die
äußeren Elektroden eines Paars können jeweils aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt werden. Weiterhin
können die äußeren Elektroden 4 A und 4 B mit zweiten
Schichten 7 A, 7B eines anderen leitenden Materials wie
beispielsweise Silber bedeckt sein, wie in Fig. 2
gezeigt ist.
Die Metall-Paste für die inneren Elektroden oder diejenige
für die äußeren Elektroden kann dadurch hergestellt
werden, daß ein Metall-Pulver von etwa 0,1 bis
5 µm in einem Lack dispergiert wird, etwa Ethylcellulose
gelöst in einem Lösungsmittel wie α-Terpineol.
Unter Einsatz von SrCO₃, Bi₂O₃, PbO, CaCO₃, TiO₂ und
SnO₂ als Rohstoffen wurde eine Mischung der Rohstoffe
hergestellt, um eine dielektrische keramische Zusammensetzung
zu produzieren, die 39,9 Mol-%, SrTiO₃,
27,4 Mol-% PbTiO₃, 21,5 Mol-% CaTiO₃, 4,3 Mol-% Bi₂O₃,
1,8 Mol-% SnO₂ und 11,1 Mol-% TiO₂ enthielt. Die
Mischung wurde 16 h mittels einer Kugelmühle naß vermahlen,
durch Eindampfen getrocknet, in eine Zirconiumdioxid-
Brennkapsel gebracht, 2 h bei 900°C bis 950°C
kalziniert, zerstoßen und dann vermahlen, wonach ein
kalziniertes Pulver der dielektrischen keramischen
Zusammensetzung mit einer Teilchengröße des Siebdurchgangs
durch ein Sieb der Siebweite 0,074 mm (200 mesh)
hergestellt wurde.
Getrennt von der obigen Mischung wurde unter Einsatz von
Li₂CO₃, BaCO₃, CaCO₃, SrCO₃, MgO, B₂O₃, SiO₂ als Rohstoffen
Mischungen von Rohstoffen hergestellt, um Antireduktionsmittel
zu produzieren, die jeweils eine in
Tabelle 1A angegebene Zusammensetzung hatten. Jede
Mischung wurde 16 h mittels einer Kugelmühle nach dem
Naßverfahren vermahlen und dann durch Eindampfen getrocknet.
Das resultierende Pulvergemisch wurde in einen
Aluminiumoxid-Tiegel gefüllt, 1 h bei 1300°C gehalten,
durch rasches Abkühlen glasig erstarren gelassen und
dann vermahlen, wodurch ein Pulver eines Antireduktionsmittels
mit einer Teilchengröße des Siebdurchgangs durch
ein Sieb der Siebweite 0,074 mm (200 mesh) hergestellt
wurde.
Das auf diese Weise hergestellte Antireduktionsmittel
wurde zu dem Pulver der dielektrischen Keramik in den
Zusammensetzungs-Anteilen hinzugefügt, die in Tabelle 1A
angegeben sind, und jede erhaltene Mischung wurde 16 h
in einer Kugelmühle zusammen mit einer geeigneten Menge
eines in Ethylalkohol gelösten Polyvinylbutyral-Harzes
naß vermahlen, mit Hilfe des Rakel-Verfahrens zu einem
Flächengebilde geformt, getrocknet und dann zerschnitten,
um die keramischen grünen Blätter herzustellen.
Auf einer ebenen Oberfläche jedes keramischen grünen
Blattes wurde durch Siebdruck eine Kupfer-Paste
aufgebracht, um eine Schicht aus der Kupfer-Paste für
eine innere Elektrode zu bilden. Die Kupfer-Paste wurde
durch Dispergieren von Kupfer-Pulver von etwa 0,1 bis
5 µm in einer Lösung von Ethylcellulose gelöst in
α-Terpineol hergestellt. Anschließend wurden 17 Blätter
der resultierenden bedruckten grünen Blätter gestapelt,
gepreßt und dann in Stücke geschnitten, um grüne Einheiten
für monolithische keramische Kondensatoren zu
bilden. Die grünen Einheiten wurden mit Hilfe eines
elektrischen Ofens 2 h bei verschiedenen Temperaturen im
Bereich von 830°C bis 1050°C in einer reduzierenden
Atmosphäre, die aus einem Gasgemisch aus N₂, H₂ und H₂O
zusammengesetzt war, gebrannt, wodurch Einheiten monolithischer
Sinterkeramik-Kondensatoren erzeugt wurden.
Während des Brennens wurde die Brenntemperatur dadurch
konstant gehalten, daß N₂, H₂ und H₂O mit Raten von
3000 l/h für N₂, 0,1 l/h für H₂ und 1350 l/h für H₂O in
den Ofen eingespeist wurden.
Einige der resultierenden Kondensator-Einheiten wurden
in eine Fuchsin-Lösung getaucht, um die optimale Brenntemperatur
für jede Zusammensetzung zu ermitteln. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1B dargestellt.
Jede durch Brennen bei der optimalen Brenntemperatur
hergestellte Kondensator-Einheit wurde auf ihren gegenüberliegenden
Seiten durch Aufbringen einer Silber-Paste
und 30 min bei 800°C einer Stickstoff-Atmosphäre
mit äußeren Elektroden als Abschluß versehen, wodurch
ein monolithischer keramischer Kondensator hergestellt
wurde.
Die Abmessungen der monolithischen keramischen Kondensatoren
sind die folgenden:
| Breite|4,8 mm | |
| Länge | 5,6 mm |
| Dicke | 1,2 mm |
| Effektive Dicke der dielektrischen Schicht | 32 µm |
| Zahl der dielektrischen Schichten | 17 Blätter |
| Dicke der inneren Elektrode | 3 µm |
| Oberfläche der inneren Elektrode | 21,5 mm² |
| Dicke der äußeren Elektrode | 60 µm |
Mit jedem Probekörper wurden Messungen der elektrischen
Kennwerte durchgeführt, darunter der Dielektrizitätskonstante
(ε) bei 25°C, 1 kHz und 1 Vrms, des dielektrischen
Verlusts (tan w ), des Isolierwiderstandes (ρ)
und der Temperatur-Charakteristik der Kapazität über den
Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der
Kapazität bei 20°C (T.C.). Auch die Änderungsrate der
Dielektrizitätskonstante wurde durch Anlegen einer
Gleichspannung von 2 kV/mm an den Kondensator gemessen,
um die Verzerrungs-Charakteristik (Δ C) zu bestimmen. Die
Ergebnisse sind zusammen mit denjenigen für die Vergleichsproben
Nr. 13 und 14 in Tabelle 1B aufgeführt.
Die Vergleichsprobe Nr. 13 wurde in der gleichen Weise
wie im Vorstehenden hergestellt, jedoch mit der Abweichung,
daß die keramischen grünen Blätter nur mit dem in
Beispiel 1 hergestellten Pulver der dielektrischen
keramischen Zusammensetzung hergestellt wurden. Somit
besteht die dielektrische keramische Schicht aus
39,9 Mol-% SrTiO₃, 27,4 Mol-% PbTiO₃, 21,5 Mol-% CaTiO₃,
4,3 Mol-% Bi₂O₃, 1,8 Mol-% SnO₂ und 11,1 Mol-% TiO₂ und
enthält kein Antireduktionsmittel.
Die Vergleichsprobe Nr. 14 wurde in der gleichen Weise
wie im Vorstehenden hergestellt, jedoch mit der Abweichung,
daß die keramischen grünen Blätter durch Einsatz
einer Mischung hergestellt wurden, die aus 95 Gew.-% des
in Beispiel 1 hergestellten Pulvers der dielektrischen
keramischen Zusammensetzung und 5 Gew.-% eines bei
niedriger Temperatur sinternden Additivs bestand, das
seinerseits aus 27,9 Mol-% Li₂O, 7,4 Mol-% BaO,
5,6 Mol-% CaO, 5,6 Mol-% SrO, 44,5 Mol-% SiO₂, 2,0 Mol-%
TiO₂ und 7,0 Mol-% CuO bestand.
In der Tabelle 1B ist die Temperatur-Charakteristik der
Kapazität durch eine Temperatur-Änderungsrate der
Kapazität auf der Basis der Kennzeichnungen B, C und D
klassifiziert, die durch JIS (Japanische Industrie-Norm)
festgelegt sind und die wie folgt definiert sind:
B-Kennzeichnung: Die Temperatur-Änderungswerte der Kapazität über den Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der Kapazität bei 20°C liegt innerhalb des Bereichs von ±10%;
C-Kennzeichnung: Die Temperatur-Änderungsrate der Kapazität über den Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der Kapazität bei 20°C liegt innerhalb des Bereichs von ±20%;
D-Kennzeichnung: Die Temperatur-Änderungsrate der Kapazität über den Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der Kapazität bei 20°C liegt innerhalb des Bereichs von -30% bis +20%.
B-Kennzeichnung: Die Temperatur-Änderungswerte der Kapazität über den Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der Kapazität bei 20°C liegt innerhalb des Bereichs von ±10%;
C-Kennzeichnung: Die Temperatur-Änderungsrate der Kapazität über den Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der Kapazität bei 20°C liegt innerhalb des Bereichs von ±20%;
D-Kennzeichnung: Die Temperatur-Änderungsrate der Kapazität über den Temperatur-Bereich von -25°C bis 85°C relativ zu der Kapazität bei 20°C liegt innerhalb des Bereichs von -30% bis +20%.
In den Tabellen 1A und 1B sind mit einem Sternchen *)
bezeichnete Proben solche, die außerhalb des Umfangs der
vorliegenden Erfindung liegen, während die anderen
Proben solche sind, die unter den Umfang der vorliegenden
Erfindung fallen.
Aus den in Tabelle 1B aufgeführten Ergebnissen ist zu
entnehmen, daß die monolithischen keramischen Kondensatoren
gemäß der vorliegenden Erfindung einen hohen
Isolierwiderstand von nicht weniger als 10¹⁰ Ω cm und
eine niedrige Sintertemperatur von nicht mehr als
1000°C haben. Weiterhin besitzen die monolithischen
keramischen Kondensatoren der vorliegenden Erfindung
einen niedrigen dielektrischen Verlust, eine verbesserte
Temperatur-Charakteristik der Kapazität und eine kleine
Spannungs-Abhängigkeit der Kapazität, selbst wenn sie in
einer reduzierten Atmosphäre gebrannt werden. So macht
es die vorliegende Erfindung möglich, monolithische
keramische Kondensatoren mit inneren Elektroden aus
Kupfer oder eine Kupferlegierung und mit verbesserten
elektrischen Kennwerten zu produzieren.
Unter Einsatz von SrCO₃, Bi₂O₃, PbO, CaCO₃, TiO₂ und
SnO₂ als Rohstoffen wurde eine Mischung der Rohstoffe
hergestellt, um dielektrische keramische Zusammensetzungen
zu produzieren, die jeweils die in Tabelle 2A aufgeführten
Zusammensetzungen hatten. Unter Verwendung
jeder der erhaltenen Mischungen wurden in gleicher Weise
wie in Beispiel 1 kalzinierte Pulver der dielektrischen
keramischen Zusammensetzung mit einer Teilchengröße des
Siebdurchgangs durch ein Sieb der Siebweite 0,074 mm
(200 mesh) hergestellt.
Getrennt von der obigen Mischung wurde unter Einsatz von
Li₂CO₃, BaCO₃, CaCO₃, SrCO₃, MgO, B₂O₃, SiO₂ als Rohstoffen
in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ein
Antireduktionsmittel hergestellt, das aus 5 Mol-% Li₂O,
10 Mol-% BaO, 10 Mol-% CaO, 5 Mol-% SrO, 5 Mol-% MgO,
39 Mol-% B₂O₃ und 26 Mol-% SiO₂ bestand.
Unter Einsatz der auf diese Weise hergestellten dielektrischen
keramischen Zusammensetzung und des Reduktionsmittels
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1
monolithische keramische Kondensatoren hergestellt.
Für jeden monolithischen keramischen Kondensator wurden
die elektrischen Kennwerte in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2B
aufgeführt.
Wie aus den in Tabelle 2B aufgeführten Ergebnissen zu
entnehmen ist, haben die monolithischen keramischen
Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung einen
hohen Isolierwiderstand von nicht weniger als 10¹⁰ Ω cm
und eine niedrige Sintertemperatur von nicht mehr als
1050°C. Weiterhin besitzen die monolithischen keramischen
Kondensatoren der vorliegenden Erfindung einen
niedrigen dielektrischen Verlust, eine verbesserte
Temperatur-Charakteristik der Kapazität und eine kleine
Spannungs-Abhängigkeit der Kapazität, selbst wenn sie in
einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden.
Unter Einsatz von MnO₂, BaCO₃, CaCO₃, SrCO₃, MgO, B₂O₃,
SiO₂ als Rohstoffen wurden in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 Antireduktionsmittel hergestellt, die jeweils
eine Zusammensetzung hatten, wie sie in Tabelle 3A angegeben
ist.
Jedes Antireduktionsmittel wurde zu dem in Beispiel 1
hergestellten Pulver der dielektrischen keramischen
Zusammensetzung in den Zusammensetzungs-Anteilen hinzugefügt,
die in Tabelle 3A angegeben sind, um keramische
grüne Blätter herzustellen. Unter Einsatz der resultierenden
keramischen grünen Blätter wurden in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 monolithische keramische Kondensatoren
hergestellt.
Für jeden monolithischen keramischen Kondensator wurden
die elektrischen Kennwerte in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3B
aufgeführt.
Wie aus den in Tabelle 3B aufgeführten Ergebnissen zu
entnehmen ist, haben die monolithischen keramischen
Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung einen
hohen Isolierwiderstand von nicht weniger als 10¹⁰ Ω cm
und eine niedrige Sintertemperatur von nicht mehr als
1050°C. Weiterhin besitzen die monolithischen keramischen
Kondensatoren der vorliegenden Erfindung einen
niedrigen dielektrischen Verlust von nicht mehr als
0,5%, eine verbesserte Temperatur-Charakteristik der
Kapazität und eine kleine Spannungs-Abhängigkeit der
Kapazität.
Unter Einsatz von ZnO, BaCO₃, CaCO₃, SrCO₃, MgO, B₂O₃,
SiO₂ als Rohstoffen wurden in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 Antireduktionsmittel hergestellt, die jeweils
eine Zusammensetzung hatten, wie sie in Tabelle 4A angegeben
ist.
Jedes Antireduktionsmittel wurde zu dem in Beispiel 1
hergestellten Pulver der dielektrischen keramischen
Zusammensetzung in den Zusammensetzungs-Anteilen hinzugefügt,
die in Tabelle 4A angegeben sind, um keramische
grüne Blätter herzustellen. Unter Einsatz der resultierenden
keramischen grünen Blätter wurden in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 monolithische keramische Kondensatoren
hergestellt.
Für jeden monolithischen keramischen Kondensator wurden
die elektrischen Kennwerte in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4B
aufgeführt.
Aus den in Tabelle 4B aufgeführten Ergebnissen ist zu
entnehmen, daß die monolithischen keramischen Kondensatoren
gemäß der vorliegenden Erfindung einen hohen
Isolierwiderstand von nicht weniger als 10¹⁰ Ω cm und
eine niedrige Sintertemperatur von nicht mehr als
1050°C haben. Weiterhin besitzen die monolithischen
keramischen Kondensatoren der vorliegenden Erfindung
einen niedrigen dielektrischen Verlust von nicht mehr
als 0,5%, eine verbesserte Temperatur-Charakteristik
der Kapazität und eine kleine Spannungs-Abhängigkeit der
Kapazität.
Unter Einsatz eines Pulvers einer aus 5 Atom-% Platin
und 95% Kupfer bestehenden Kupferlegierung an Stelle
von Kupfer-Pulver wurde eine Paste einer Kupferlegierung
für innere Elektroden in gleicher Weise wie in Beispiel
1 hergestellt. Unter Verwendung der erhaltenen Paste
wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 monolithische
keramische Kondensatoren hergestellt.
Die Messungen der elektrischen Kennwerte zeigte, daß der
innere Elektroden aus der PT-Cu-Legierung umfassende
monolithische keramische Kondensator die gleichen elektrischen
Kennwerte wie derjenige mit inneren Elektroden
aus reinem Kupfer besaß.
Eine Paste einer Kupferlegierung für innere Elektroden
wurde dadurch hergestellt, daß 5 Gew.-% der in Beispiel
1 hergestellten dielektrischen keramischen Zusammensetzung
zu der in Beispiel 5 hergestellten Paste der
Kupferlegierung hinzugegeben wurden. Unter Verwendung
der erhaltenen Paste wurden in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 monolithische keramische Kondensatoren hergestellt.
Die Messungen der elektrischen Kennwerte zeigte, daß die
Verwendung der eine kleine Menge der dielektrischen
Keramik enthaltenden Paste der Pt-Cu-Legierung die Herstellung
monolithischer keramischer Kondensatoren ermöglicht,
die die gleichen elektrischen Kennwerte wie diejenigen
mit inneren Elektroden aus reinem Kupfer besitzen.
Eine Paste einer Kupferlegierung für innere Elektroden
wurde dadurch hergestellt, daß 3 Gew.-% der in Beispiel
1 hergestellten dielektrischen keramischen Zusammensetzung
und 2 Gew.-% des in Beispiel 2 hergestellten Antireduktionsmittels
in die in Beispiel 5 hergestellte
Paste der Kupferlegierung eingearbeitet wurden. Unter
Verwendung der erhaltenen Paste wurden in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 monolithische keramische Kondensatoren
hergestellt.
Die Messungen der elektrischen Kennwerte zeigte, daß die
Verwendung der eine kleine Menge der dielektrischen
Keramik und des Antireduktionsmittels enthaltenden Paste
der Pt-Cu-Legierung die Herstellung monolithischer keramischer
Kondensatoren ermöglicht, die die gleichen elektrischen
Kennwerte wie diejenigen mit inneren Elektroden
aus reinem Kupfer besitzen.
Claims (7)
1. Monolithischer keramischer Kondensator, umfassend
eine Mehrzahl dielektrischer keramischer Schichten, die
zu einem Körper verbunden sind,
eine Mehrzahl innerer Elektroden, die zwischen zwei benachbarten dielektrischen keramischen Schichten gebildet sind, und
äußere Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der miteinander verbundenen keramischen Schichten gebildet und jeweils mit alternierenden inneren Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die dielektrischen keramischen Schichten im wesentlichen aus einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung bestehen, die hauptsächlich Strontiumtitanat umfaßt und Bismutoxid und ein Antireduktionsmittel enthält, das eine Reduktion der Zusammensetzung verhindert, und daß die inneren Elektroden im wesentlichen Kupfer oder eine Kupferlegierung umfassen.
eine Mehrzahl innerer Elektroden, die zwischen zwei benachbarten dielektrischen keramischen Schichten gebildet sind, und
äußere Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der miteinander verbundenen keramischen Schichten gebildet und jeweils mit alternierenden inneren Elektroden verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die dielektrischen keramischen Schichten im wesentlichen aus einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung bestehen, die hauptsächlich Strontiumtitanat umfaßt und Bismutoxid und ein Antireduktionsmittel enthält, das eine Reduktion der Zusammensetzung verhindert, und daß die inneren Elektroden im wesentlichen Kupfer oder eine Kupferlegierung umfassen.
2. Monolithischer keramischer Kondensator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Elektroden
wenigstens ein Additiv enthalten, das aus der aus Glas-
Fritte, Dielektrikum-Pulver und Antireduktionsmittel
bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
3. Monolithischer keramischer Kondensator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Additivs
nicht größer als 40 Gew.-% ist.
4. Monolithische keramische Zusammensetzung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antireduktionsmittel
eine Zusammensetzung hat, die durch die allgemeinen
Formeln
α MnO₂ + β RO + γ B₂O₃ + (1-α-β-γ) SiO₂oderα Li₂O + β RO + γ B₂O₃ + (1-α-β-γ) SiO₂oderα ZnO + β RO + γ B₂O₃ + (1-α-β-γ) SiO₂ausgedrückt wird, worin
RO wenigstens ein Oxid ist, das aus der aus MgO, CaO, SrO und BaO bestehenden Gruppe ausgewählt ist, α, β und γ molare Prozentanteile der betreffenden Komponenten sind und einen Wert innerhalb der nachstehenden Bereiche annehmen: 5a20, 10β60, 20γ40.
RO wenigstens ein Oxid ist, das aus der aus MgO, CaO, SrO und BaO bestehenden Gruppe ausgewählt ist, α, β und γ molare Prozentanteile der betreffenden Komponenten sind und einen Wert innerhalb der nachstehenden Bereiche annehmen: 5a20, 10β60, 20γ40.
5. Monolithische keramische Zusammensetzung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische keramische
Zusammensetzung eine solche des Systems
SrTiO₃-PbTiO₃-CaTiO₃-Bi₂O₃-SnO₂-TiO₂ist.
6. Monolithische keramische Zusammensetzung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische keramische
Zusammensetzung eine solche des Systems
SrTiO₃-MgTiO₃-Bi₂O₃-TiO₂-Pb₃O₄ist.
7. Monolithische keramische Zusammensetzung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen
Schichten aus einer dielektrischen keramischen Zusammensetzung
der allgemeinen Formel
α (Sr1-x-y-z Pb x Ca y Mg z )TiO₃ + β {Bi₂O₃ · n (Ti1-l Sn l )O₂}hergestellt sind, in der x, y, z, α, β und l Molenbrüche
der jeweiligen Komponenten oder Bestandteile
sind und jeweils Werte innerhalb der nachstehenden
Bereiche annehmen: a+β=1,000; 0<β0,300;
0,000x0,500; 0,000y0,500;
0,000z0,650; 0,000x+y+z0,750;
0,000l0,995; und worin n einen Wert, in mol, innerhalb
des folgenden Bereichs 0,00n5,00 annimmt.
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| DE (1) | DE4005505C2 (de) |
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